ChemDraw軟件在醫學本科生創新實踐中的應用

劉立楠，劉　燕，韓立赤

1遼寧省大連市大連大學醫學院口腔醫學系；2遼寧省錦州市遼寧醫學院口腔系

ChemDraw軟件在醫學本科生創新實踐中的應用

劉立楠1，劉燕2，韓立赤1

1遼寧省大連市大連大學醫學院口腔醫學系；2遼寧省錦州市遼寧醫學院口腔系

在醫學本科生創新實踐學習過程中，利用ChemDraw軟件準確高效地繪制生物體內復雜的、精美的與醫學有關的宏觀或微觀結構以及更加復雜的信號通路圖，起到重要的作用。本文就繪制與醫學有關結構圖形的方法做一個簡要的闡述。

ChemDraw；醫學；結構圖；信號通路圖

遼寧省自然科學基金資助項目（No：201202008）；大連大學大學生本科生創新教育基金項目（No：2015124）；2013年度大連大學教學改革項目（No：35）。

系統解剖學、細胞生物學和分子生物學等醫學基礎課是每位醫學生的必修課程，生物分子的形態、信號通路等特別復雜，宏觀解剖和細胞水平結構特點相對抽象，如何更形象地學習知識和消化知識對醫學生非常重要，準確圖示比單一的文字表達效果好得多。但無論是在學生學習還是教師教學過程中，準確的描繪圖形結構都是一大難題。ChemDraw軟件是一款專業的繪制圖形的軟件［1，2］，最初主要應用于化學教學和學習中，它操作簡便，能輕松地繪制出化學分子中的各種結構、關系圖，在進行本科創新實踐過程中將ChemDraw軟件應用于本科生學習中，為醫學生從空間結構直觀的認識、教學知識的深化理解提供了很大的幫助。下面就ChemDraw軟件在創新實踐過程中的應用并結合實例加以簡單的介紹。

1.ChemDraw軟件的簡介

ChemDraw是由美國CambridgeSoft公司開發的，是目前國際上流行的、深受歡迎的一款繪制化學、醫學圖形的專業軟件，可以輕松繪制生物體內復雜的結構和通路。ChemDraw不僅能準確的繪制出醫學中的各類圖形結構，還能復制、粘貼到Word、PowerPoint中，或者直接引用圖片格式使用［3］，這對本科生學習、創新實踐和教師的教學工作都有著十分重要的意義。

2.ChemDraw軟件與醫學生的關系

醫學生學習離不開圖示，ChemDraw軟件提供了豐富的與醫學有關的圖形結構，為精準快速的繪制醫學所需的圖示提供了條件。在這款軟件中，有數個與醫學有關的模板可供使用，其中Anatomy（解剖學結構）、BioInstruments（實驗儀器）、Microorganisms（微生物）、Animals（動物）等模板為醫學常有，還有一些使用率比較高的超微結構模板，BioArt、Organelles（細胞器）、Advanced Bio-Draw等，輔助ChemDraw軟件的一些基本功能可輕松的完成繪圖工作為學習提供很好的載體。

2.1ChemDraw軟件在醫學宏觀結構繪制中的應用

生物體結構繁多而又復雜，無論是宏觀結構還是微觀結構，每一部分都行使其不可替代的功能。人體的解剖學結構是每個醫學生必須了解的基本知識，因其結構的復雜性，常常在學習、繪制這些結構時花費大量時間，也未必能達到很好的效果。本科生創新實踐中在帶教老師的指導下利用ChemDraw軟件輕松的解決這個問題。在Anatomy模板中，有常用的人體解剖學結構，不僅有宏觀結構各種器官等，還有一些微觀結構，如染色體組、經典突觸等結構。這些結構在日常學習中很常用，在ChemDraw軟件中，點擊左上角View-Templates-Anatomy，再點擊需要繪制的結構，利用鼠標左鍵確定其位置和大小，將各結構合理排布，即可得到理想圖形。圖一可見利用ChemDraw軟件繪制的人體胸腹部特定器官結構圖，從Anatomy模板里找到整個人體外形，再依次添加所需要的器官到合理位置即可。只幾分鐘既復習解剖臟器位置結構，又形象生動的繪制了二維圖形。

2.2ChemDraw軟件在醫學微觀結構繪制中的應用

相比于宏觀結構，微觀結構的使用在醫學領域更多，在創新課題研究中的應用也更加頻繁。微觀結構相對來說數量更加龐大，構成更加復雜，繪制一幅細胞顯微結構圖，在ChemDraw軟件中同樣有多個模板可供使用。點擊工具欄左上角View-Templates-BioArt和Organelles，找出想要繪制的圖形所需要的模板，找到相應結構并點擊，再在圖中合適位置按住鼠標左鍵拖動，即可改變此結構的大小和方向，然后再把需要的結構依次繪出，合理排布，便可繪制出相應的顯微結構圖。但想要繪制理想的圖形，需要利用一些模板以外的結構輔助繪制，這些結構可在主工具欄里找到。圖二為利用ChemDraw軟件繪制的植物細胞顯微結構圖，圖中，細胞膜無法在生物學模板里找到，必須用其他選項來完成繪制。點擊圖標繪制一個封閉的“細胞膜”，拖拽“膜”的邊界可調整其局部形狀，繪制之后在“膜”上單擊鼠標右鍵彈出選項欄，點擊shaded選項設置背景陰影，點擊color選項來設置背景顏色，使整體構圖更加豐富。然后再向“膜”中根據用途添加所需要的細胞器、細胞核等結構。

2.3ChemDraw軟件在信號通路圖繪制中的應用

除了繪制基本的結構模型圖，ChemDraw還可以完成信號通路等復雜的結構圖，在創新的深入研究過程中，也是由宏觀到微觀，再到信號通路假設的學習過程。與上述的結構模型圖相比，信號通路的繪制過程更加繁瑣，其中不僅要利用生物模板中的結構繪圖，還要求繪制者靈活運用生物模板以外的選項共同來完成一個完整的信號通路。圖三為經典的JAK-STAT信號通路，其中，脂雙層、DNA雙鏈等結構均可在上述生物學模板中找到并在圖的適當位置添加，拖動鼠標左鍵編輯合適的大小和方向。基本生物結構繪制完成后，再利用主工具欄里的功能編輯，使所繪制的信號通路圖更加豐富、完整。具體操作為在主工具欄里找到添加文本選項并點擊，然后在需要添加文本的地方點擊鼠標左鍵即可輸入文本［4］。單擊右鍵可以選擇字體字號等選項來使文本與圖形更加契合［5］。點擊選項添加指向箭頭，可選擇箭頭大小、形狀，然后在箭頭起始點點擊鼠標左鍵添加，方向和長度可控。ChemDraw設計非常人性化，其中的圖標很豐富，繪制各方面的圖形都可以從中找到理想的選項來使用。在圖三中，生物模板中沒有合適的受體結構供使用，可利用主工具欄里的和巧妙地拼湊繪制出理想的結構。另外，圖標中也有很多圖形可供使用，其中有多種常見圖形，可用來表示通路中的細胞因子、酶、激活因子等結構，再添加背景顏色、文本加以區分；而細胞核膜的繪制則巧妙地應用了選項，將一條有弧度的曲線用于核膜的繪制，既解決了無合適的細胞核膜模板的問題，又使所繪結構簡約大方，一目了然。這樣通過整體的軟件操作、選項的使用實現信號通路的繪制，繪制完成后，單擊右鍵點擊“全選”（select all），然后再點擊“復制”（copy）即可將此圖像粘貼到其他文件中使用，也可以直接截圖，形成圖片格式更加方便的使用。（見圖3）

3.結語

本文介紹了ChemDraw軟件在醫學生進行創新實踐的醫學學習過程中有關結構繪制中的應用，并實例列舉了在繪制圖形的方法和技巧。學生在本科創新實踐中通過利用Chemdraw軟件親力親為地繪制器官、細胞等結構，既激起了學生自身的學習興趣，又可幫助學生對所學習的結構原理理解更加透徹［6］。并且利用此軟件繪制結構圖，可使結構或原理更清晰的、有條理的展現在觀者面前。但該軟件雖然有數個生物模板可供使用，仍然沒有包含醫學中所有結構，還需使用者靈活運用其它選項來完成整體構圖，畫出自己心儀的圖形。事實證明此軟件能很好地配合醫學生本科的創新學習乃至老師的教學工作，對提高醫學生學習效率和學習質量都有著十分重要的意義［7］。

［1］Evans DA.History of the Harvard ChemDraw project.Angew Chem Int Ed Engl.2014，13；53（42）∶11140-5

［2］Cousins KR.Computer review of ChemDraw Ultra 12.0.J Am Chem Soc.2011，1；133（21）∶8388.

［3］時碩坤，趙春杰.設置ChemDraw繪圖模版實現化學結構圖的規范表達［J］.編輯學報，2014，26（1）：30-31

［4］吳美春，李常.利用Chem Office繪制各類化學圖形［J］.《教學儀器與實驗》，2012，28（4）：27-29

［5］孫博航，楊宇.ChemDraw軟件在藥物化學教學中的應用［J］.現代教育技術，2008，24（5）：45-47

［6］曲揚，欒澤柱.ChemDraw軟件在天然藥物化學教學中的應用［J］，科教文匯，2013，258（C）∶95-96

［7］唐曉艷.ChemDraw模塊的功能及其應用［J］，科技創新導報，2011，10（A）：130

韓立赤（1970-），女，遼寧省鞍山市人，博士研究生，副主任醫師，口腔正畸基礎與臨床研究。